汽车制造工艺课程设计指导书 夹具设计2

表3 锻造方法的特点比较3）拟定机械加工工艺过程（1）选择定位基准根据零件结构特征和加工要求，选择出粗基准和精基准，并说明选择的依据。

（2） 确定各加工表面的加工方法及过程参阅参考资料[8]，或参考工艺实习中收集到的现场资料，合理确定出各加工表面的加工方案。

（3） 拟定零件机械加工工艺路线根据工艺路线安排的原则，将各表面的加工合理组成工序，并排列成工艺路线，将热处理、清洗、中间检验、去毛刺等工序合理地排列在适当位置，组成零件机械加工工艺路线。

（4） 选择各工序所适用地设备名称及型号设备的选择可参阅参考资料[1]。

标准刀具的选择可参阅参考资料[1]。

通用量具参阅参考资料[1]。

（5） 确定切削用量由指导教师指定确定一道工序的切削用量（一般为设计专用机床夹具那道工序的切削用量）。

参阅参考资料[1]，或参阅参考资料[8]，并根据所选定的机床资料，将选择的切削用量修定成机床所具有的数值。

如果没有所选择机床切削用量值，可采用选择的切削用量数值作为修定值。

( 6 )计算确定工时定额计算确定一道工序的工时定额(选择切削用量那道工序的工时定额)。

可参阅参考资料[6]有关表格计算确定工时定额。

在成批生产条件下，用单件计算定额t c 计算工时定额t c =(t m +t a )（1+α+β 100）+Tsu n一般布置工作地时间t s 为工序作业时间的百分数α=（2~7）%。

休息与生理需要时间t r 为工序作业时间的百分数β=2%。

成批生产时批量n 的决定成批生产时，零件是分批轮番生产的。

全年投入生产的次数称为批次。

而每次投稿的相同零件数量称为批量。

批次和批量多少是根据生产纲领、产品尺寸和重量、生产设备和工艺装备重新调整的复杂程度、原材料和毛坯的供应情况、装配时间的需求和对产品贮备量的要求等因素决定的。

确定批次和批量的方法有多种。

这里只介绍一种“按批次决定批量法”。

批量n 为n=N M (件)式中 N ——零件的年生产纲领N=Qm(1+a%)(1+b%) (件)Q ——产品的年产量；m —— 一件产品中相同零件的数量；a ——零件的备品率。

表5列举了几种汽车零件的备品率，供参考其他产品零件可参考表5，适当确定。

b ——废品率；M ——零件全年投入批次，年产5000～10000辆汽车机械加工零件投入批次见表4。

表4 汽车零件批次表5 汽车零件备品率( 7 ) 编写机械加工工艺过程卡片和工序卡片将编制完的零件机械加工工艺过程按机械加工工艺过程卡的格式内容填写。

其中把要进行专用机床夹具设计的那道工序内容再填写在机械加工工序卡上。

在工序卡的工序图上，定位夹紧符号按附录表1所列符号标注，加工表面用红色粗实线画出，非加工表面用黑色实线画出，并标注出加工后的工序尺寸和形位公差，以及定位尺寸。

( 二) 专用机床夹具设计1 ) 在专用机床夹具结构设计时，应该考虑的一些问题( 1 ) 专用机床夹具结构的机械化程度应和生产纲领相适应大批量生产时，应试采用机械化程度高的气动、液压或其他高效、省力的夹紧装置，以缩短装卸工件的辅助时间和减轻工人劳动强度。

而中批生产时，为使经济性良好，因受生产条件的限制，应尽可能使夹具结构简单，多采用手动夹紧机构。

( 2 ) 专用机床夹具零件标准化程度高。

为缩短夹具设计时间，提高夹具设计质量和降低夹具制造周期及成本，夹具设计时应尽可能采用结构成熟的标准夹紧机构，标准夹具元件和标准件。

( 3 ) 夹具结构应具有足够的刚度、强度和好的夹具稳定性。

为保证工件加工要求和夹具本身的精度不受破坏，以及加工中夹具不发生振动等，夹具结构应具有较高的刚度和强度，夹具安装在机床工作台上应该具有良好的稳定性。

所以夹具体底面轮廓尺寸与夹具高度尺寸应适当成比例。

( 4 ) 装夹工件要方便、操作要安全。

夹紧机构的操作手柄一般应放在右边或前面。

要防止夹紧机构的活动件与机床、刀具相碰撞。

为此：在设计时要认真查阅机床有关数据。

必要时在夹具总图中，将夹具活动件的活动极限位置和刀具外形用双点划线画出来。

同时还要考虑清除切屑方便、安全。

( 5 ) 夹具元件、零件制造和夹具装配工艺性应良好2 ) 专用机床夹具设计步骤专用机床夹具设计步骤可参考《现代汽车制造工艺学》或参考《机床夹具设计手册》（第三版）或其他工艺教材。

在着手设计之前应多参阅一些夹具图册，如参考资料[2]、[3]、[5]、[9]等有关部分，以增加对夹具结构的认识。

( 1 ) 分析与本工序有关的资料，包括零件图样、零件材料、毛坯状况、零件的工艺过程（尤其本工序之前的工序）、本工序的加工要求、工艺指定的定位基准、夹紧部位和生产类型等。

( 2 ) 专用机床夹具结构方案设计ɑ) 定位方案的选择与分析i) 分析第一类自由度根据工件的结构及加工要求分析第一类自由度；i i ) 选择和设计定位元件根据夹具对工件定位的可能性，对工艺上给定的定位基准进行分析其可行性，必要时可修改定位基准形状、尺寸，选择标准的定位元件。

如果没有合适的定位元件可选择。

由设计者自行设计非标准定位元件。

然后分析定位元件组合定位时所限制的自由度能否满足第一类自由度要求。

对非标准定位元件，如V形块、菱形销等尺寸应按参考资料[2]、[3]、[9]、[1 0]所列资料进行必要的计算设计。

i i i ) 定位精度（误差）的分析与计算计算定位误差的目的是验证夹具定位方案是否能可靠地保证加工要求。

计算的定位误差Δd 必须满足Δd < = 1 3T通过上述ii、iii两步的分析计算，如果其结果都能满足设计要求，而且方案结构又简单，该定位方案可行。

再按设计步骤进行下一步。

b ) 导向、对刀元件的选择与设计根据加工表面的形状和加工要求，在夹具适当位置处设置导向元件（钻床夹具的钻套）或对刀元件（铣床夹具的对刀块）。

在参考资料[2]、[3]、[9]中有标准导向，对刀元件供设计选用。

然后，计算导向元件或对刀元件至夹具定位元件间的尺寸。

对刀元件至夹具定位元件间的对刀尺寸计算及极限偏差的确定可参考[2]、[3]、[9]等参考资料。

导向元件至定位元件间的定位尺寸可按下述实例方法确定。

如在图1a所示工件上钻孔尺寸ø10，其位置度公差为ø0.2mm，夹具上的一定位尺寸H j±12T H j为H j =100 mmT H j =(1/2~1/5) T H g式中H j、T H j ----分别为夹具的定位尺寸及其公差；T Hg ----工件工序尺寸的公差。

如取T H j =1/3 T H g ；则H j =100 0.035 mm若工序尺寸极限偏差不为对称分布，应换算成以中间尺寸和对称极限偏差的形式。

C) 夹紧机构的设计根据工件的工作特点，加工要求和对夹紧力的要求等，合理选择或设计夹紧机构及其尺寸大小。

具体结构可参阅参考资料[2]、[3]和[9]。

在课程设计中，夹具夹紧机构尺寸，可按经验设计方法确定，所需夹紧力和夹紧机构所能产生的夹紧力不必计算。

考虑到课程设计中规定的生产类型为中批生产，所设计的夹紧装置最好为手动夹紧。

a)b)图1 导向元件至定位元件间定位尺寸及极限偏差的确定d) 确定机床夹具与机床间的正确位置的保证方法的联接方式为保证工件加工要求，不仅要使工件相对于机床夹具定位元件等要占据正确位置，而且还应使机床家具相对于机床也要战局正确位置，视不同机床，这一正确位置的保证方法不一样。

钻床夹具与机床间的正确位置主要是靠钻套轴线与钻床主轴轴线重合保证的。

一般可用钻头能插入钻套孔内方法来保证。

如果要求严格，可在钻床主轴上固定安装一个杠杆式千分表（或百分表），找正钻套内孔与钻床主轴同心。

钻套位置确定后，用螺旋压板将夹具压紧在钻床工作台上。

因此夹具体应留之一定位置，以便用于压板压紧。

铣床夹具与铣床工作台间的正确位置是靠夹具体底面安装的两个定位键确定的。

因此，为保证工件加工要求，铣床夹具应规定两个定位键侧面对夹具定位元件或夹具体安装基准有一定的位置公差。

( 3 )专用机床夹具装配草图的绘制ɑ) 专用机床夹具装配草图绘制时，可以使用方格纸或制图纸绘制。

b) 机床夹具装配图比例为1 ：1。

c) 绘制时，应以操作者正面相对位置的视图为主视图。

视图多少应以能完整表示出夹具各元件和机构为准。

一般情况，最好画出三面视图。

如果局部结构在三面视图上还不能表达清楚，还可以画出局部剖面图。

d) 画图时，被加工零件可用铅笔以黑色双点划线或红色双点划线表示。

用双点划线表示的工件视为假想件，即可视为透明体，它在图中不影响夹具其它元件和机构的可见性。

e) 按下面所指顺序画图。

先画被加工零件，然后画定位元件→导向或对刀元件→夹紧机构→其它元件或机构→夹具体。

画夹紧机构时，机构是处于夹紧状态。

注意松开夹紧机构时，应能将工件拆卸下来。

f) 夹具装配草图绘制完后，经指导教师审查同意后可画正式机床夹具装配图样的绘制。

除与绘制机床夹具装配草图要求相同内容外，还要注意：ɑ) 制图应符合《机械制图》国家标准GB4457～4460—84之规定。

b) 为避免夹紧机构活动件和铰链式钻模板活动（移动或翻转）时与夹具其他元件或机床、刀具发生相碰撞或干涉，和为检查夹紧行程是否足够，可以用双点划线画出活动件活动的极限位置（范围）。

c) 绘制装配图上的标准零件应按机械零件手册和夹具设计手册绘制。

如果使用螺钉连接夹具元件，为保证工人操作安全（不划伤手），一般多使用圆柱头内六角螺钉。

为防止装配好后的元件位置的变动，需要用圆柱销或锥销固定。

其两零件上的销孔，在装置调整、紧固后配钻铰，再打入圆柱销或圆锥销。

d) 在装配图样中，如机床夹具元件和机构零件采用的是标准件或标准机构，可不必将结构剖示出来表示内部构造。

e) 装配图样绘制完后，按一定顺序引出各元件和零件的件号。

一般件号从夹具体为件号1开始，顺时针引出各件号。

如夹具元件在工作中需更换，如钻扩铰的可换钻套，应在一条引出线端引出三个件号。

如果某几个零件在使用中更换，在视图中是以某个零件或元件画出的，为表达更换零件或元件，可用局部剖面表示更换零件或元件的装配关系，并在技术要求或局部剖面图下面加以说明。

f) 夹具元件和零件名称、数量、材料标准代号均填写在标题栏明细表内。

标题栏和明细表格式见图2所示。

在明细表中，专用件的材料选择及热处理硬度可参阅参考资料[2]或[9]。

专用件热处理硬度填写在备注格中。

标准件的标准代号也填写在备注格中。

( 5 ) 专用机床夹具装配图上应标注的尺寸和位置公差装配图上应标注的尺寸如下五类：ɑ) 专用机床夹具的最大轮廓尺寸对于有活动件的，还应标注出活动件极限位置处的最大轮廓尺寸。

b) 工件定位基面间的配合尺寸及配合符号；定位元件间的尺寸及位置公差。

c) 夹具定位元件与导向对刀元件间的尺寸及位置公差。